1 Predgovor
Kasnih 1970-ih i ranih 1980-ih potpuno{2}}nova tehnologija laserske primjene-tehnologija laserskog označavanja-tiho se pojavila na međunarodnoj sceni. Stroj za lasersko označavanje predstavlja značajnu primjenu načela laserske obrade; konkretno, koristi obrađenu lasersku zraku za ozračivanje površine materijala. Svjetlosna energija trenutno se pretvara u toplinsku energiju, uzrokujući taljenje ili čak isparavanje površinskog materijala u trenutku, stvarajući tako oznake sastavljene od teksta, uzoraka i drugih elemenata.
2 Područja primjene i prednosti laserskog označavanja
U industrijskom sektoru došlo je do postupnog prijelaza iz električne obrade u eru optičke obrade. Strojevi za lasersko označavanje vrlo su svestrani, nude izvrsne rezultate i stabilnost, te su stoga pronašli široku primjenu u brojnim područjima. Sposobni su gravirati različite metalne materijale-kao i određene-metalne materijale-ili stvarati trajne oznake protiv-krivotvorina koje je izuzetno teško ponoviti. Olakšani računalnim ulaznim i izlaznim sustavima i korištenjem mehanizma skeniranja galvanometra, ovi strojevi postižu velike brzine obrade. Njihov potpuno zatvoreni sustav za-vođenje svjetla pokazuje snažnu prilagodljivost različitim uvjetima okoline, dok njihova modularna unutarnja struktura pojednostavljuje održavanje i servisiranje; posebno su-prikladni za integraciju u "on-line" proizvodne tijekove. Strojevi za lasersko označavanje sada se intenzivno koriste za primjenu zaštitnih znakova, brojeva serija, datuma, bar kodova i drugih identifikatora na široku lepezu proizvoda, uključujući različite hardverske predmete, metalne posude, precizne instrumente, automobilske komponente, elektroničke dijelove, alate za rezanje, darove, satove, vodovodne instalacije, okvire za naočale, kopče za prtljagu, patentne zatvarače, gumbe, cipele kopče i računalne tipkovnice. Slike 1 i 2 ilustriraju uzorke stvorene laserskim označavanjem na magnetskom disku i gumicom. Obradom laserskog označavanja proizvodi se mogu podići u kvaliteti i poboljšati u smislu tržišne konkurentnosti.
Lasersko označavanje ima prednosti koje su gotovo neusporedive s tradicionalnim metodama (kao što su kemijsko jetkanje, obrada električnim pražnjenjem, mehaničko graviranje i tiskanje). Prvo, koristi tehnologiju numeričkog upravljanja (NC)-ili izravnu računalnu kontrolu-čime je iznimno lako mijenjati sadržaj označavanja; ova je sposobnost savršeno usklađena s visokom-učinkovitošću i brzim-zahtjevima moderne proizvodnje. Drugo, korištenjem lasera kao obradnog medija, postiže izuzetnu preciznost graviranja dok pokazuje široku kompatibilnost s različitim materijalima, omogućujući stvaranje vrlo zamršenih i iznimno izdržljivih oznaka na širokom rasponu površina. Naposljetku, budući da proces ne uključuje fizički kontakt ili mehaničku silu na radni komad, osigurava da su originalna preciznost i cjelovitost obratka u potpunosti očuvani. Može poslužiti kao završna faza proizvodnog procesa, čime se eliminira potreba za završnim operacijama post-označavanja. Njegova je metoda obrade vrlo fleksibilna, sposobna zadovoljiti zahtjeve laboratorijskog-stila, male-serijske proizvodnje i velike-industrijske proizvodnje. Nadalje, ne stvara zagađivače i ne uzrokuje zagađenje okoliša-što je čimbenik od posebnog značaja u današnjem svijetu, gdje zaštita okoliša ima sve veći prioritet. Ono što je najvažnije, oznake stvorene tehnologijom laserskog označavanja izuzetno je teško krivotvoriti ili mijenjati, čime se nude snažne mogućnosti protiv-krivotvorenja. Od 1990-ih-potaknuta sve većom zrelošću tehnologije laserskog označavanja, kontinuiranim usavršavanjem opreme za lasersko označavanje i sve dubljim razumijevanjem ove nove tehnike na tržištu-i uglavnom zbog svojih jasnih prednosti, tehnologija laserskog označavanja dobiva sve veću međunarodnu primjenu. Naime, kada je renomirana američka korporacija Intel lansirala svoju novu generaciju računalnih CPU čipova-Pentium, Pentium Pro i Pentium MMX-koristila je tehnologiju laserskog označavanja za upisivanje oznaka na površinu svakog pojedinog čipa.
3 Klasifikacija strojeva za lasersko označavanje
Kako se postiže lasersko označavanje? Općenito govoreći, lasersko označavanje se postiže pod kontrolom računala stvaranjem relativnog gibanja između obratka i laserske zrake; ovo uzrokuje da laserska zraka uklanja željene simbole i uzorke na površini obratka. Teoretski, sve dok se može uspostaviti kontrolirano relativno gibanje između lasera i obratka, može se realizirati lasersko označavanje. Posljedično, trenutno područje laserskog označavanja ima širok izbor strojeva za lasersko označavanje.
Na temelju toga je li laserska zraka stacionarna ili se kreće, strojevi za lasersko označavanje mogu se općenito kategorizirati u dvije vrste: sustavi s fiksnom-zrakom i sustavi s-pokretnom zrakom. Kao što nazivi sugeriraju, prvi uključuje stacionarnu lasersku zraku s pomičnim izratkom, dok drugi uključuje pomičnu lasersku zraku s nepomičnim izratkom. Strojevi za lasersko označavanje-s fiksnim snopom obično koriste CNC-kontrolirani dvo-radni stol za manipuliranje obratkom koji se označava. Njihova primarna prednost je njihova relativno niska cijena; međutim, njihovi su nedostaci jednako očiti: mala brzina označavanja, manja preciznost označavanja, poteškoće u označavanju složenog sadržaja kao što su fotografije i izazov njihove integracije u online proizvodne linije. Strojevi za lasersko označavanje s-pokretnom zrakom mogu se dalje podijeliti u različite vrste na temelju specifične metode manipulacije zrakom; dok svaki od njih ima svoje jedinstvene prednosti i nedostatke, sustavi-pomične zrake općenito su bolji od sustava-fiksne zrake. Među sustavima pokretnih-zraka, stroj za lasersko označavanje-zasnovan na galvanometru ističe se kao najbolji primjer. Trenutno je općepriznato u međunarodnoj zajednici za lasersko označavanje da je, među raznovrsnim nizom dostupnih strojeva, sustav-zasnovan na galvanometru-zahvaljujući svojim brojnim inherentnim prednostima-pojavio kao glavni proizvod i smatra se konačnim smjerom za budući razvoj tehnologije laserskog označavanja.
Na temelju vrste korištenog izvora svjetlosti, strojevi za lasersko označavanje također se mogu klasificirati u strojeve za lasersko označavanje YAG i CO2 laserske strojeve za označavanje; ova dva različita izvora svjetlosti prikladna su za označavanje različitih vrsta materijala. Zbog razlika u valnim duljinama, laserski strojevi za označavanje s CO2 plinom ograničeni su na označavanje ne-metalnih materijala, dok YAG uređaji za lasersko označavanje u čvrstom-vodiču mogu označavati i ne-metalne i metalne materijale. Primarni potrošni materijal za CO2 plinsko lasersko označavanje je mješavina plina ili zamjenske laserske cijevi; osim toga, leće od germanija su habajuće--komponente koje imaju relativno visoku cijenu. Nasuprot tome, glavni potrošni materijal za YAG{11}}stroj za lasersko označavanje u čvrstom stanju je lampa s pumpom (impulsni laseri koriste ksenonske žarulje, dok laseri s kontinuiranim{12}}valovima koriste kriptonske lampe), koja je jeftina. Posljednjih godina, potaknuta padom cijene poluvodičkih lasera, pojavila se nova vrsta laserske tehnologije: laserski kristali-pumpani poluvodičem (kao što je YAG), koji generiraju lasersku zraku na valnoj duljini od 1064 nm. Ove sustave karakterizira radni vijek-bez održavanja od 10.000 sati, kompaktan otisak i-za razliku od tradicionalnih sustava-ne zahtijevaju veliku-infrastrukturu za hlađenje. Daheng Laser (Kina) bio je pionir na domaćem tržištu, uspješno razvijajući prvi YVO4 laserski stroj za označavanje s-pumpom poluvodiča; ova je tehnologija dosegla napredni međunarodni standard i od tada je postala standardiziran, uspostavljen proizvod.
4 Odabir strojeva za lasersko označavanje
Sustavi laserskog označavanja koriste lasersku energiju za stvaranje oznaka na podlozi; međutim, stvarni proizvedeni učinci mogu drastično varirati, ovisno o čimbenicima kao što su vrsta korištenog lasera i inherentna svojstva materijala supstrata. Na primjer, CO2 laseri s kontinuiranim-valovima obično stvaraju tragove površinskom ablacijom (jetkanjem); pulsirajući transverzalno pobuđeni plinski laseri s atmosferskim-tlakom (TEA) postižu označavanje karbonizacijom; excimer laseri oslanjaju se na fotokemijske reakcije; dok Nd:YAG laseri koriste metode termokemijske reakcije.
Svaka specifična aplikacija predstavlja jedinstven skup zahtjeva za performansama; prema tome, izbor laserskog sustava ne može biti proizvoljan. Za dizajnere sustava laserskog označavanja ključni izazov leži u odabiru najprikladnije laserske valne duljine i optičke konfiguracije za bilo koji dani materijal supstrata kako bi se osiguralo stvaranje idealne oznake visoke -kvalitete. Ključ uspješnog laserskog označavanja leži u rigoroznoj primjeni metodologije "6-Sigma". Na primjer, u kontekstu označavanja plastike, dizajneri moraju temeljito analizirati i kemijski sastav materijala i proces oblikovanja kako bi osigurali jednoliku disperziju aditiva i olakšali sveobuhvatnu integraciju tehnologija kontrole kvalitete - poput sustava strojnog vida.
Nd:YAG i CO2 laserski sustavi s-upravljivošću do danas su najidealnija rješenja za aplikacije laserskog označavanja. Ilustracija fizičke konfiguracije Nd:YAG laserskog stroja za označavanje može se pronaći na slici 3. Tipični sustav koristi par zrcala za skeniranje za usmjeravanje laserske zrake, usmjeravajući je kroz sustav leća objektiva kako bi se precizno fokusirala na ciljnu površinu; ta zrcala izvršavaju svoje pokrete skeniranja u strogom skladu s naredbama koje izdaje kontrolno računalo. Drugi laseri-kao što su pulsirajući transverzalno pobuđeni atmosferski-tlačni plinski laseri-koriste masku za označavanje, dok CO2 laserski točka-matrični sustavi označavanja također zauzimaju mjesto u industriji označavanja.
